DE2945603A1

DE2945603A1 - Geblaeseregelsystem fuer kuehlapparate

Info

Publication number: DE2945603A1
Application number: DE19792945603
Authority: DE
Inventors: Naomichi Shito
Original assignee: Individual
Current assignee: Tokyo Automatic Machinery Co Ltd Tokio Jp
Priority date: 1979-01-19
Filing date: 1979-11-12
Publication date: 1980-07-24
Also published as: US4252751A; CA1133609A; DE2945603C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Gebläseregel system nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Kühlapparaten werden im allgemeinen Luft und Wasser zwangsweise miteinander in Berührung gebracht, und zwar in einem Kühlturm oder in einem Verdunstungs-Kondensor. Das Wasser wird hierbei zunächst in die Luft gesprüht, fällt dann auf einen Wasserbehälter und wird hierauf erneut versprüht. Wird dieser Vorgang mehrfach durchgeführt, so nähert sich die Wassertemperatur allmählich der Feuchttemperatur der Luft. Die bekanntesten Kühl apparate, welche auf diesem Prinzip beruhen, sind die Kühltürme und die Verdunstungskondensatoren. In diesen Kühlapparaten wird der Luftstrom mit Hilfe eines Gebläses oder Ventilators im Turm erzeugt, um den Berührungsgrad zwischen Wasser und Luft zu erhöhen. Auf diese Weise verändert sich die Kühl kapazität eines solchen Apparats entsprechend der Differenz der Enthalpie, d.h. des Wärmeinhalts, zwischen der Luft und der Luft von einer Temperatur, die gleich der Temperatur des Wassers ist. Die Enthalpie der Luft wird näherungsweise durch die Feuchttemperatur dargestellt. Deshalb kann man ohne weiteres sagen, daß die Kühlfähigkeit oder -kapazität von dem Unterschied zwischen der Feuchttemperatur der Außenluft und der Temperatur des Kühlwassers an der Einlaßöffnung abhängt. Folglich bewirkt eine Änderung der Außen-Feuchttemperatur oder der Temperatur des Kühlwassers eine Änderung der Kühl kapazität des Kühlturms.

Bei den meisten der herkömmlichen Kühl apparate des vorstehend beschriebenen Typs sind die Wasserzuführungsrate L (kg/hr) und die Luftzuführungsrate G (kg/hr) konstant gehalten worden. Es ist deshalb allgemein bekannt, daß ein Kühlgerät mit verminderter Belastung arbeitet, wenn die atmosphärischen Außentemperaturen bzw. Lufttemperaturen oder wenn die Außen-Feuchttemperaturen niedrig sind. In diesem Fall sollte ein Kühlturm von großer Kühl -

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kapazität mit verminderter Kühl kapazität arbeiten. Dessenungeachtet werden die herkömmlichen Kühltürme jedoch nicht geregelt, um sich diesen Temperaturschwankungen anzupassen. Die Kühltürme werden insbesondere während der Frühjahrs- und Herbstzeit oft unvernünftig betrieben, wenn die Temperatur des Kühlwassers außergewöhnlich niedrig ist. Im Winter kann die Temperatur des Kühlwassers weiter fallen, wodurch es schwierig wird, die Kühlkapazität des Kühlers zu regeln oder das Auftreten eines Kühlmittel Unterstützungseffekts oder die Zunahme des elektrischen Energie-Verbrauchs zu bewirken, wodurch der Apparat nicht mehr arbeitet oder der Kompressor schließlich zerstört wird.

Um die vorstehend genannten Nachteile zu beseitigen, sind in der U.S.-Patentschrift 2,287,297 bereits veränderbare Gebläseflügel für ein Gebläse vorgeschlagen worden. Das Gebläse mit solchen veränderlichen Flügeln ist jedoch sehr teuer und ermöglicht lediglich innerhalb eines engen Bereichs eine Änderung der Durchblasmenge. Dieses Gebläse ist deshalb nicht besonders brauchbar. Bei einem anderen System, welches ebenfalls die bekannten Nachteile beseitigen soll, wird die Menge des Wassers, die in den Turm gegeben wird, mittels eines Kreuz- oder DreiWegeventils und einer Parallel leitung zwischen der Kühlwassereingangsöffnung und der Kühlwasserausgangsöffnung des Kühlturms geregelt. Dieses System wird jedoch kaum verwendet. Da die Menge des Kühlwassers veränderlich ist, ist es schwierig, die gewünschten Kühleigenschaften zu erreichen und das Kühlwasser bei gleicher Dispersion im Turm zu halten. Ein weiteres Verfahren zur Beseitigung der bekannten Nachteile besteht in der automatischen Regelung der Starts und Stops des Gebläses und des Gebläsemotors. Bei diesem Verfahren wird der Elektromotor jedoch sehr of gestartet und gestoppt, und zwar besonders während des Winters, so daß der neueren Forderung nach Energieeinsparung nicht genügt wird. Man hat deshalb intensiv nach einem Gebläse gesucht, das für einen Kühlapparat, z.B.

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einen Kühlturm, geeignet ist, das außerdem preiswert hergestellt werden kann und dessen Umlaufgeschwindigkeit stetig und proportional veränderbar ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Gebläse-Regelung für einen Kühlapparat, insbesondere für einen Kühlturm, zu schaffen, die keinen der vorstehend genannten Nachteile aufweist und mit der eine Regelung der Umlaufgeschwindigkeit möglich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der Patentansprüche, insbesondere des Patentanspruchs 1, gelöst.

Die Gebläse-Regelung weist eine veränderliche mechanische Gebläseregeleinrichtung sowie eine elektronische Einstelleinrichtung auf. Sie ist so ausgelegt, daß sie im wesentlichen die Temperatur des Kühlwassers regelt, das durch den Kühlapparat, z.B. einen Kühlturm, fließt. Somit arbeitet das Regelsystem hauptsächlich als automatisches Kapazitäts-Regel system, welches die Kühl kapazität des Kühlapparats der vorstehend genannten Art regelt.

Die Gebläse-Regelung ist mit einer sehr einfach aufgebauten Riementriebs-Kraftübertragung ausgerüstet, die eine veränderliche Teilkreisdurchmesser-Riemengeschwindigkeits-Anderungseinrichtung in der Eingangsstufe und eine konstante Riemendistanz-Reduktionseinrichtung in der nächsten Stufe aufweist und die es gestattet, daß das Reduktions- oder Untersetzungsverhältnis mittels des Ausgangssignals der elektronischen Einstelleinrichtung stetig und proportional verändert wird. Durch diesen Aufbau wird die Umlauf geschwindigkeit des Gebläses bzw. Ventilators in Abhängigkeit von den externen Ausgangs-Regelsignalen geregelt. Außerdem ist ein Hitzeschutz oder Kühlerventilator vorgesehen, der eine Erhitzung des Riemens verhindert, so daß die Lebensdauer des Riemens ver-

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-13-längert v/erden kann.

Obwohl die hier vorgesehene elektronische Einstelleinrichtung eine Servoeinstelleinrichtung ist, kann auch jede andere Einrichtung vorgesehen werden, vorausgesetzt, sie stellt die Temperaturen des Kühlwassers fest und erzeugt Signale, die proportional zu diesen Temperaturen sind. Die Einstelleinrichtung erkennt auf elektrische Weise die Temperaturen des Kühlwassers, so daß das Gebläse durch proportionale elektrische Ausgangssignale geregelt wird. Somit kann ein Gebläse verwendet werden, das Energie einspart. Es ist weiterhin möglich, die Kühlkapazität an die äußeren Luftbedingungen, z.B. die Außenluft-Enthalpie und die Außen-Feuchttemperatur anzugleichen, so daß die Einstelleinrichtung ihre Funktion nicht nur im Frühling und im Herbst, sondern auch während des Winters ausübt. Die Einstelleinrichtung spricht auf Klimaschwankungen eines einzigen Tages an, um hierdurch die Störungen zu minimieren und das Hinüberreißen des Kühlwassers zu verhindern. Die Einstelleinrichtung kann mit einer Weich-Startschaltung versehen sein, so daß das System stets mit einer kleinen Lüfterbelastung losläuft. Außerdem kann der Verbrauch elektrischer Energie verringert werden, weil die Kühleinrichtung unter optimalen Kühlbedingungen arbeitet.

Somit bestehen die wesentlichen Vorteile der Erfindung darin, daß die Temperatur des Kühlwassers eines Kühlapparats, insbesondere eines Kühlturms, mittels eines einfach aufgebauten Gebläses leicht geregelt werden kann, wobei eine elektrische Einstelleinrichtung u.a. dafür sorgt, daß wenig Energie verbraucht wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

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Fig.l eine schematische Darstellung eines Kühlapparats, der mit einem Gebläse-Regel system gemäß der Erfindung ausgerüstet ist;

Fig.2 A eine Gesamtdarstellung des Gebläses; Fig.2 B einen Querschnitt entlang der Linie B-B¹ der Fig. 2A.

Fig.2 C eine perspektivische Darstellung eines Teils eines Riementriebs der Antriebsseite;

Fig.2 D einen Querschnitt durch eine elektrische Pilotregelung;

Fig.2 E einen Querschnitt entlang der Linie E-E¹ der Fig.2 A; 15

Fig.2 F eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Riementriebs auf der angetriebenen Seite;

Fig.3 A einen Schaltplan einer elektronischen Einstelleinrichtung; 20

Fig.3 B einen Schaltplan einer in der Einstellschaltung befindlichen Brückenschaltung, die eine Variante der in der Fig. 3 A gezeigten Brückenschaltung darstellt.

Das nachfolgende Beispiel bezieht sich auf einen Kühlturm, obgleich, wie bereits erwähnt, auch jeder andere Kühlapparat, bei dem Wasser und Luft in Berührung kommen, geeignet wäre.

Die Fig.l zeigt die Zuordnung eines Ansaug-Gegenstrom-Kühlturms zu einer elektronischen Einstelleinrichtung und zu einem Turbo-Kühler. Obwohl sich die Beschreibung auf einen Kühlapparat bezieht, können selbstverständlich auch andere Wärmequellen vorgesehen sein. Mit der Bezugszahl 10 ist ein Gegenstrom-Kühl turm bezeichnet, der Sei-

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tenwände 11 aus FRP enthält, die sich nach ihrem oberen Ende hin, den Gesetzen der Hydrodynamik folgend, verjüngen. Außerdem weist er einen Behälter 12 auf. Zwischen diesen beiden Elementen ist eine durchbohrte Metall-Abdeckjalousie 13 vorgesehen, welche die Lufteinlaßöffnung bildet. In dem Kühlturm sind Füllungen oder Packungen 14, eine Haupt-Sprühleitung 17, Sprüh- oder Verteiler-Leitungen 15 sowie Nebelbeseitiger 16 auf die herkömmliche Weise angeordnet. Das Kühlwasser fließt durch die Einlaß-Öffnung 18, durch die Haupt-Sprühleitung 17 und durch vier Verteilerleitungen 15, sprüht sodann auf die Füllungen 14 und fließt vom Behälter 12 über einen Fall behälter 20 zu der Ausgangsöffnung 19.

Ober den Seitenwänden 11 sind Lüftungs-Ausgänge 21 vorgesehen, wo acht Rohrbolzen 23 radial angeordnet sind. Außerdem ist im Zentrum ein Gebläse 25 befestigt. Die Gebläse-Regeleinrichtung 25 weist einen Dreiphasen-Induktionsmotor 29, eine riemengetriebene Kraftübertragung 26 in einem durch eine Abdeckung 28 versiegelten behälterähnlichen Rahmen 27 und ein Axialstromgebläse 24 auf. Um zu vermeiden, daß in der Kammer der versiegelten Kraftübertragung Hitze entsteht, wird von einer Eingangsöffnung 32 über eine Leitung 31 Luft mit geringem Feuchtigkeitsgehalt in die versiegelte Kammer eingeführt und über eine Ausgangsöffnung 33 abgegeben. Ein derartiger Kühlturm ist allgemein bekannt, mit Ausnahme des Gebläses 25 und der Leitung 31. Dieses Gebläse 25 kann ein Zentri-'25 fugalgebläse sein. Kühltürme dieses Typs werden in der chemischen Industrie, bei der Eisengewinnung, in elektrischen Kraftwerken und dergleichen verwendet.

Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung wird das Gebläse bei Klimaanlagen-Systemen verwendet und arbeitet mit einem Turbo-Kühler 40 über eine Einlaßleitung 35 und eine Ausgabeleitung 36 zusammen, so daß das Kühlwasser zwischen dem Kondensor 42 des Kühlers 40 und dem Kühlturm 10 zirkuliert, wobei es von einer Pum-

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pe 49 gepumpt wird. Wie bekannt, v/eist der Turbo-Kühler 40 einen Kompressor 41, einen Kondensor 42, ein Ausdehnungsventil 43 und einen Verdampfer 44 auf, die über die Kühlleitungen 45, 46,47 und 48 untereinander verbunden sind. Auf die Arbeitsweise des Kühlers 40 soll hier nicht eingegangen werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die in dem Kondensor 42 erzeugte Wärme nach außen abgegeben werden muß, d.h. die Wärme muß auf das Kühlwasser gegeben werden.

Die Ventilator- oder Gebläsesteuereinrichtung 25, die einen wesentlichen Teil der Erfindung ausmacht, ist mit einer dreiphasigen Wechselstromversorgung 37 und mit einer elektronischen Einstelleinrichtung 50 über ein Kabel 30, welches die Dreiphasen-Leitungsleitungen a und die Signalleitungen b und ρ enthält, verbunden, was später noch näher erläutert wird.

In Abhängigkeit von den Temperatursignalen des Sensors 51, der die Trockentemperatur des Kühlwassers der Ausgangsöffnung feststellt, erzeugt die Einstelleinrichtung 50 Ausgangssignale, die über die Signalleitung b auf die rienengetriebene Kraftübertragung 26 übertragen werden, um das Geschwindigkeitsänderungsverhältnis der Kraftübertragung 26 proportional zu regeln. Außerdem erzeugt sie Schaltsignale für einen Schalter 39, der in die Energieleitungen a eingefügt ist, wobei die Wirkungsweise des Hauptmotors 29 und die Wirkungsweise der Einstelleinrichtung 50 sowie der Kraftübertragung automatisch in der Weise geregelt werden, daß sie aufeinander abgestimmt sind, was später noch näher beschrieben wird. Das Signal für die Regelung des Geschwindigkeitsänderungsverhältnisses der Kraftübertragung 26 kann in alleiniger Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwassers an der Ausgangsöffnung erzeugt werden. Die Einstelleinrichtung 50 kann jedoch auf verschiedene Weise verändert werden. Beispielsweise kann die Kühl kapazität des Kühlturms 10 in Abhängigkeit von den äußeren atmosphärischen

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Zuständen geregelt werden, wie es in der Fig.l gezeigt ist. Zu diesem Zweck kann ein Sensor 52 vorgesehen sein, der die äußeren atmosphärischen Zustände erkennt und mit einer Brückenschaltung in der Einstelleinrichtung 50 verbunden ist. Es kann jedoch auch ein Sensor zum Erkennen der Außen-Feuchttemperatur oder ein Außen-Enthalpie-Sensor vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, daß eine Anpassung an die äußeren atmosphärischen Zustände im wesentlichen mittels eines einfach aufgebauten Sensors vorgenommen wird, der aus der Kombination eines Sensors 7um Erkennen der Temperatur der Außenluft mit einem Sensor 54 zum Erkennen der äußeren atmosphärischen Feuchtigkeit besteht, wie es in der Fig.l gezeigt ist.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 2A bis 2F eine Gebläse-Regeleinrichtung 25 beschrieben, die einen Teil des Gebläse-Regel systems gemäß der Erfindung ausmacht.

Die Fig. 2A zeigt einen Querschnitt durch einen Bereich der Gebläse-Regeleinrichtung 25, welche den Hauptteil der Erfindung ausmacht. Die bereits in der Fig.l gezeigten Elemente sind hier mit denselben Bezugszahlen versehen wie dort.

Wie oben bereits erwähnt, weist die veränderliche Gebläseregeleinrichtung 25 einen gewöhnlichen Induktionsmotor 29, eine veränderliche riemengetriebene Kraftübertragung 26 und ein Axialgebläse auf. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind diese drei Elemente zu einer Einheit zusammengefaßt. Das Gebläse 24 kann jedoch, wie noch beschrieben wird, in einem Lüftungsausgang 21 des Kühlturms angeordnet sein, während der Motor 29 und die Kraftübertragung 26 in der Nachbarschaft des Lüftungsausgangs 21 angeordnet sein können, so daß sie miteinander verriegelt sind. Der Dreiphasen-Induktionsmotor 29 wird gewöhnlich in der hochfeuchten Atmosphäre oder im Feuchtgebiet des Lüftungs-

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ausgangs 21 des Kühlturms angeordnet. Deshalb muß der Induktionsmotor 29 versiegelt und mit einem kleinen Heizlüftergebläse 55 ausnerüstet sein. Der Motor 29 enthält in bekannter Weise einen Stator 56 und einen Rotor 57, und die Antriebswelle 60 wird durch zwei Auflager 58 getragen. Der Motor 29 ist über einen Flansch 59 mit einem kastenförmigen Rahmen 27 der riemengetriebenen Kraftübertragung 26 verschraubt, während die Eingangswelle als Antriebswelle 60 dient und sich in den Rahmen erstreckt. Eine versiegelte Kammer 61 für die riemengetriebene Kraftübertragung 26 wird durch einen Rahmen 27 und eine Hülle aus Aluminiumlegierung gebildet, um das Gewicht zu reduzieren. Eine Riemenscheiben- oder Laufrollenvorrichtung 62 auf der Antriebsseite ist über einen Schlüssel mit der Spitze der Antriebswelle 60 verbunden, welche in die versiegelte Kammer ragt. Die Laufrollenvorrichtung 62 stellt eine Geschwindigkeitsänderungseinrichtung der Eingangsstufe dar, wodurch das Drehmoment auf einen rotierenden Verbindungsschaft 66 übertragen wird. Die veränderliche Laufrollenvorrichtung 62 bildet also, zusammen mit der Laufrollenvorrichtung 64, einen Riementrieb 65 mit variablem Teilkreisdurchmesser zur Änderung der Geschwin digkeit. Die Laufrollenvorrichtungen 62 und 64 auf der antreiben den bzw. angetriebenen Seite bestehen einerseits aus zwei Laufrollen-Mechanismen mit festen Rollenteilen 62a und 64a, die konische Berührungsoberflächen 62c,64c besitzen, sowie andererseits aus zwei gleitenden oder beweglichen Rollenteilen 62b,64b, die ebenfalls konische Kontaktflächen 62c und 64c aufweisen. Die geneigten Oberflächen der festen und der gleitenden Rollenteile sind so angeordnet, daß ein variabler Riemen 63 zwischen den Vertiefungen der jeweiligen Rollen gehalten v/erden kann. Im hier gegebenen Beispiel sind die Positionen der festen Rolle und der gleitenden Rolle auf der Antriebsseite bzw. auf der angetriebenen Seite gegeneinander vertauscht, so daß der Riemen 63 selbst dann in der horizontalen Lage gehalten werden kann, wenn der Riemen nach rechts oder nach links bewegt wird.

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Die Riemenscheibenvorrichtung 62 auf der Antriebsseite ist mit einer Geschwindigkeitsänderungsverhältnis-Steuereinrichtung 67 für die zwangsweise Regelung der Entfernung zwischen dem festen Rollenteil 62a und dem verschiebbaren Rollenteil 62b ausgerüstet.

Die Steuereinrichtung bzw. der Regler 67 besitzt einen Regelpol 70 der über die Lager 68a und 68b zwischen einem Zylinderteil 62d des Rollenteils 62a und einem zylindrischen Bereich des Rollenteils 62b gehalten wird, die über ein ölfreies Metall aneinander angepaßt sind. Der Regler 67 weist weiterhin eine Führung 72 auf, die an eine im Pol 70 vorgesehene Nut 71 mit Windungen angepaßt ist. Die Spitze des Regel pols 70 ist mit einem Zahnrad 73 verbunden, das über eine Kette 74 mit einer Pilotregeleinrichtung verbunden ist, wie im folgenden noch beschrieben wird. Wenn der Regel pol 70 gedreht wird und die Drehung der Transportrolle mitmacht, wird die Führung 72 entlang der mit Windungen versehenen Nut 71 in die oberen und unteren Richtungen bezüglich des Pols 70 bewegt. Inden siediese Drehung mitmacht, kann der gleitende Rollenteil 62b relativ zum festen Rollenteil 62a nur in die obere oder untere Richtung gleiten, wobei sich der Radius des Kontaktkreises zwischen dem Riemen 63 und der Laufrollenvorrichtung 62 ändert. Bezüglich der Laufrollenvorrichtung 64 auf der angetriebenen Seite wird jedoch der gleitende Rollenteil 64b stets auf den festen Rollenteil 64a mit einer vorgegebenen Federkraft gedruckt. Somit wird dann, wenn der Riemen 63 durch die Bewegungen der Rolle auf der Antriebsseite angetrieben wird, der gleitende Rollenteil 64b in entsprechender Weise in die obere oder untere Richtung gegen die Kraft der Feder 69 bewegt, so daß die Umlaufgeschwindigkeit des Verbindungsschafts durch die Bev/egung dieser Rollen auf der Antriebsseite und auf der angetriebenen Seite verändert wird. Der auf diese Weise hergestellte Riementrieb 65 mit variablem Teilkreisdurchmesser zur änderung der Geschwindigkeit arbeitet sowohl als Beschleunigungs- als auch als Bremseinrichtung, die einen Punkt besitzt, an dem der Radius

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eines Kontaktkreises mit der Antriebsseite und der angetriebenen Seite als Begrenzung übereinstimmt, d.h. mit einem Geschwindigkeits-Änderungsverhältnis von 1:1 als Begrenzung. Die Geschwindigkeits-Änderungseinrichtung 65, die in der Eingangsstufe vorgesehen ist und die als Beschleunigungseinrichtung wirkt, besitzt vorteilhafte Wirkungen, was später noch beschrieben wird.

Der Verbindungsschaft 66 ist in seinem Zentral bereich durch ein zylindrisches Stützelement 80 über zwei Lager 81a und 81b drehbar gelagert. Weiterhin kann sich das Sützelement 80, wie noch unter Bezugnahme auf die Fig. 2F beschrieben wird, zv/ischen dem Eingangsschaft und dem Verbindungsschaft 66 bewegen, wenn die Abdeckung 28 weggenommen wird, wobei es auf einer Standplatte 86 gleitet, die durch eine unterbrochene Linie angedeutet ist, und wobei es durch einen Aufnahmemechanismus 84, der aus zwei Bolzen 82, den Muttern 83 und einem Vorsprung 85 auf dem Boden des Rahmens besteht.

Eine Riemenscheibe oder -rolle 91 für konstante Geschwindigkeit und mit kleinem Durchmesser ist an dem unteren freien Ende des Verbindungsschafts 66 befestigt. Drei V-förmig ausgebildete Riemen 92a, 92b und 92c sind an drei Rillen angepaßt, die in der Außenwand der Rolle 91 vorgesehen sind, so daß sie sich um eine Konstant-Geschwindigkeits-Rolle 93 mit großem Durchmesser drehen, die an dem Ausgangs-Drehschaft 95 befestigt ist und dabei eine Untersetzungs-Einrichtung 90 bildet, die ein vorgegebenes Untersetzungsverhältnis besitzt. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Achse des Ausgangsschafts 95 mit der Achse des Eingangsschafts konzentrisch, d.h. sie liegt mit dem Rotor 60 des Motors auf einer Linie, so daß die Spannung der Riemen leicht eingestellt werden können oder daß andere Feststell vorgänge auf einfache Weise mittels des Aufnahmemechanismus¹ ausgeführt werden können.

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Andererseits wird der Ausgangsschaft 95 in seinem zentralen Bereich über zwei Lager 96a und 96b durch einen Ausgangsflansch 99 gehalten. Der Ausgangs- oder Führungsflansch 99 ist über einen oberen Flansch 99a und einen unteren Flansch 99c mit dem Boden des Rahmens bzw. des kastenähnlichen Gehäuses 27 sowie mit einer runden Installationsplatte 100 verbunden, die im Zentrum des Rohrbolzens 23 vorgesehen ist. Der Ausgangsschaft 95 und der Führungsflansch 99 ragen durch eine öffnung nach unten heraus, die in der Installationsplatte 100 vorgesehen ist. Außerdem ist der Schaft 95 durch ein Halteelement 99b geführt. Von dem Ende des Ausgangsschafts 95 erstreckt sich ein Gebläse oder Ventilator-Tragteil 95' über eine Dichtung 97 und eine Anschlagsabdeckung 98. Das allgemein bekannte Gebläse 24 besitzt vier Gebläseflügel 101 sowie jeweils einen Befestigungsbacken 102, der mittels zweier Muttern an dem Haltebereich 95' befestigt ist.

Ein hitzeabhaltendes Gebläse 67 weist ein Propellerrad 77 sowie ein exzentrisches Gehäuse 76 auf, die mit der Riemenscheibenvorrichtung 62 rotieren. Dieses Gebläse ist an der Rückseite des beweglichen Rollenteils 62b der Riemenscheibenvorrichtung 62 befestigt, um die externe Kühlluft mit geringer Luftfeuchtigkeit in die Kammer 61 einzuführen. Ferner wird die Luft, welche die Wärme in der Kammer 61 ausgetauscht hat, aus der Kammer über eine Ausgangsöffnung 33 abgesaugt, die in dem oberen Bereich der Abdeckung vorgesehen ist. Der statische Druck in der Kammer 61 ist so groß, daß die externe Luft von hoher Luftfeuchtigkeit nicht über die Ausgangsöffnung 33 in die Kammer zurückfließen kann. Das Gehäuse kann ein herkömmliches Schnecken- oder Spiralgehäuse sein, das für ein Zentrifugalgebläse verwendet wird, beispielsweise ein herkömmliches Scirocco-Gebläse.

Die Fig. 2B zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B¹ der Fig. 2A. Diejenigen Teile, welche unter Bezugnahme auf die Fig.2A

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dargestellt sind, sind hier nicht erwähnt. Die Fig. 2B zeigt im wesentlichen eine Geschwindigkeitsregeleinrichtung 67, eine elektrische Pilot-Motorregeleinrichtung 110 und ein zylindrisches Tragelement 80. Ein Gehäuse oder Rahmen 27 hat eine ovale Form mit einem vorspringenden Teil 27', um eine Spannungsrolle oder -scheibe 120 vorsehen zu können. Die Bezugszahl 27'' bezeichnet einen offenen Bereich zum Einfügen der Hülle 28. Der Rahmen 23 enthält die elektrische Pilot-Motorregeleinrichtung 110, welche aus einem bekannten Umlaufmotor 111 besteht, der an einer Abdeckung 114 befestigt ist, sowie aus einem Untersetzungsgetriebe 112 und einem Zahnrad 113 von kleinem Durchmesser. Wenn der elektrische Motor 111 durch äußere proportionale Signale, die später noch beschrieben werden, aktiviert wird, wird die Antriebskraft des Zahnrads 113 über eine Kette 74 auf ein Zahn rad 73 mit großem Durchmesser übertragen, wobei die Geschwindig keitsregeleinrichtung 67 das Geschwindigkeitsänderungsverhältnis der Kraftübertragung 65 stetig und schrittlos regelt. Andererseits weist das zylindrische Stützelement 80 horizontal herausragende plattenförmige Arme 80a auf, die mit drei Langlöchern 87a,87b und 87c versehen sind. Gewindestifte der Pole 86a, 86b, 86c, die am Boden des Gehäuses oder Rahmens 27 errichtet und trapezförmig ausgebildet sind, sind in die Langlöcher 87a,87b und 87c des Arms 80a eingeführt, während das Tragelement 80 mit Hilfe von Muttern 88a,88b,88c befestigt ist. Die Langlöcher 87a,87b und 87c dienen zur Verschiebung oder zum Einstellen der Spannung der Riemen.

Die Fig. 2C ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Zuordnung zwischen dem hitzeverhindernden Zentrifugalgebläse 75 und der Riemenscheibenvorrichtung 62 auf der Antriebsseite zeigt, die schon in der Fig. 2A dargestellt waren. Ein Gehäuse 76 enthält einen Zylinder 76a, einen gekrümmten Bereich 76b und einen Gebläsebereich 76c. Der Zylinder 76a besitzt ein flexibles Rohr 3Γ,

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das mit der Einlaßöffnung 31 verbunden ist, die in der Fig.2A dargestellt ist. Ein Laufrollenteil 62b dient als Seitenwand des Spiralbereichs 76. Das derart aufgebaute Gebläse bläst die kalte Außenluft in Pfeil richtung, wenn sich die Riemenscheibenvorrichtung dreht. Das Gebläse 75 braucht nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt zu sein; vielmehr kann jedes Gebläse verwendet v/erden, wenn es Außenluft von geringer Feuchtigkeit in die Kammer 61 einführen kann. Es kann beispielsweise ein Scirocco-Gebläse mit einem Gleichstrommotor am Rahmen vorgesehen sein, oder ein Ansauggebläse kann auf dem Rahmen befestigt und mittels einer Riemen-Beschleunigungseinrichtung bev/egt werden, wobei die Drehkraft der Antriebswelle 60 ausgenutzt wird.

Die Fig. 2D zeigt eine Ausführungsform der in der Fig. 2B gezeigten Pilot-Motorregeleinrichtung 110. Der elektrische Motor 111, das Untersetzungsgebtriebe 112, das Kraftübertragungsgetriebe und das Zahnrad 73 sind auf einer Seite einer T-förmigen Halteplatte 116 angeordnet, die aus einer vertikalen Platte 116a und einer horizontalen Platte 116b besteht, die an den Armen 114a der Abdeckung 114 befestigt sind. Eine Endkammer 118 ist auf der anderen Seite der T-förmigen Halteplatte 116 vorgesehen. Externe Leitungsdrähte sind über ein offenes Ende 119 einer Schutzabdeckung 117 in die Endkammer 118 eingeführt. Die Endkammer 118 enthält ein Potentiometer 131 und einen Kondensator 115, die später noch beschrieben werden. Im vorliegenden Fall kann die Steuereinrichtung 110 durch einen konventionellen hydraulischen Mechanismus ersetzt werden.

Die Fig.2E zeigt einen Querschnitt entlang der Linie E-E¹ der Fig. 2A und stellt eine Ausführungsform einer Konstantgeschwindigkeit-Reduktionseinrichtung 90 sowie eines Spannungs-Einstell-Rollenmechanismus¹ 120 dar. Die Riemenreduktions- oder untersetzungsei nri chtung 90 weist zwei Riemenscheiben 91 und 93 mit

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sehr verschiedenen Radien auf, so daß eine größtmögliche Antriebskraft übertragen werden kann. Andererseits kompensiert die Spannungseinstellvorrichtung 120 die Dehnung des Riemens 92. Ein Stützpol 123 ist auf dem Arm 122 angeordnet, der von einem Schaft 121 getragen wird, der auf dem Boden des Rahmens 27 befestigt ist, während eine Riemenscheibe oder Rolle 124 von dem Stützpol 123 getragen wird und gegen die Rückseite des Riemens 92 drückt. Ein Einstell zapfen 126, der von einer Spiralfeder 127 gedrückt wird, ist an die Spitze 125 des Arms 122 angelenkt. Der Einstell zapfen 126 dient dazu, die auf den Riemen 92 einwirkende Druckkraft in Abhängigkeit von der manuellen Einstellung der Schraube 128 einzustellen, die in dem Rahmen 27' " vorgesehen ist. Ein Ende des Einstellzapfens 126 ragt über die Kammer hinaus, und zwar durch eine in der Schraube 128 gebildete konische Öffnung, so daß die Intensität der Druckkraft durch eine durchsichtige Abdeckung 130, welche das Eindringen von Wassertröpfchen verhindert, optisch gemessen werden kann. Außerdem kann sie manuell von außen eingestellt werden.

Die Fig. 2F stellt perspektivisch die Beziehung zwischen dem zylindrischen Stützelement 80 und dem Gehäuse oder Raum 27 dar, welche schon im Zusammenhang mit den Figuren 2A bis 2B erwähnt wurden. Das Stützelement 80, welches den Verbindungsschaft 66 trägt, an dem sowohl die Riemenscheibenvorrichtung 64 als auch die Riemenscheibe 91 mit dem kleinen Durchmesser befestigt sind, ist mittels Muttern 88a,88b und 88c gehalten, welche an Kopfbolzen 89a,89b und 89c angepaßt sind, die in die drei Langlöcher hineinragen, die in dem Befestigungsarm 80a vorgesehen sind. Die Lage des Stützelements 80 ist durch den in der Fig. 2A gezeigten Aufnahmemechanismus 84 bestimmt, während die Muttern gelöst sind.

Gemäß der Gebläseregeleinrichtung 26 der vorliegenden Ausführungsform sind der Riementrieb 65 und die Konstantabstands-Untersetzungseinrichtung 90 in einer kleinen und versiegelten Kammer

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untergebracht. Diese Einrichtungen können jedoch auch getrennt angeordnet sein, d.h. der Riementrieb 65 und der Hauptmotor 29 können beispielsweise auf der Außenseite des Gebläseschachts des Kühlturms 10 vorgesehen werden. Außerdem kann die Riemenunter-Setzungseinrichtung 90 noch ein beliebiges konventionelles Untersetzungsgetriebe aufweisen, obwohl sie bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel als Konstantabstands-Untersetzungseinrichtung verwendet wird.

Die Arbeitsweise des in den Figuren 2A bis 2F dargestellten Gebläses wird im folgenden kurz beschrieben. Um die Rotationskraft bzw. das Drehmoment des Hauptmotors 29 auf erfindungsgemäße Weise zu übertragen, wird eine stetige bzw. schrittlose geschwindigkeitsanhebende/-absenkende Vorrichtung, d.h. ein Riementrieb 65 mit variablem Teilkreisdurchmesser zur Änderung der Geschwindigkeit mit der Kraftübertragungseinrichtung der ersten Stufe gekoppelt, während die Konstantabstands-Untersetzungseinrichtung 90 über einen Verbindungsschaft 66 mit der Kraftübertragungseinrichtung der zweiten Stufe gekoppelt ist. Wenn der Radius des Kontaktkreises zwischen dem Riemen 63 und der Riemenscheibenvorrichtung 62 dem Radius des Kontaktkreises zwischen dem Riemen 63 und der Riemenscheibenvorrichtung 64 entspricht, so ist, wie bereits erwähnt, das Reduktions- oder Untersetzungsverhältnis des Riementriebs 65 1:1, und die Geschwindigkeit oder Rotationsfrequenz des Verbindungsschafts 66 ist zu dieser Zeit gleich derjenigen des Eingangsschafts 60. f'it diesem Punkt als Begrenzung arbeitet der Riementrieb 65 sowohl als Beschleunigungseinrichtung als auch als Verzögerungseinrichtung.

Die Vorrichtung mag aufv/endig erscheinen, weil die Geschwindigkeit, die zunächst vergrößert wird, wieder durch die Untersetzungseinrichtung 90 verringert wird. Dies stellt jedoch eine sehr vorteilhafte Eigenschaft für den Kühlturm und andere Kühl -

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-26-apparate dar.

Die Leistung W, welche für das Gebläse 24 des Kühlturms oder Kühlapparats benötigt wird, schwankt mit der dritten Potenz der Laufgeschwindigkeit N. Die maximale Leistung ist dann erforderlich, wenn die Gebläsegeschwindigkeit maximal erhöht wird. Die Kraftübertragung kann deshalb auf der Grundlage der Leistung zu diesem Zeitpunkt ausgelegt werden, im Gegensatz zu herkömmlichen Maschinenelementen ist das Gebläse für Kühl türme geringeren Last- Schwankungen unterworfen und arbeitet bei verhältnismäßig ge ringer Belastung. Die zulässige Übertragungsleistung W des Riemens wird durch das Produkt der Laufgeschwindigkeit N und der Spannung T des Riemens bestimmt. Somit kann bei der Transmission oder Kraftübertragung, welche die Laufgeschwindigkeit auf die vorstehend erwähnte Art erhöht, die Spannung T reduziert werden, weil die Laufgeschwindigkeit N hoch ist. Folglich kann beim Einsatz eines Riementriebs 65 mit variablem Teilkreisdurchmesser zur Änderung der Geschwindigkeit, welcher die Geschwindigkeit als erste übertragungseinrichtung vergrößert, die Größe und das Gewicht der Geschwindigkeitsänderungseinrichtung vermindert werden, so daß sie vorteilhaft und einfach im Kühlapparat 10 vorgesehen werden kann. Im übrigen kann mit der Kraftübertragung 26, die bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem einzigen Gehäuse untergebracht ist, der Betrieb sehr leicht aufrechterhalten werden.

Im folgenden v/erden Aufbau und Wirkungsweise der elektronischen Einstelleinrichtung 50 der Fig. 3A beschrieben. Die dargestellte elektronische Einstelleinrichtung 50 ist eine Servoeinstelleinrichtung für die vollautomatische Regelung der Temperatur des Kühlwassers, die ferner dazu dient, das erfindungsgemäße Gebläseregelsystem zusammen mit. der in den Figuren 2A bis 2F dargestellten Gebläseregeleinrichtung 25 zu realisieren. Die Temperatur-

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Einstellschaltung kann ein allseits bekanntes Regel instrument aufweisen, bei dem die Temperatur des Kühlwassers manuell eingestellt und aufgrund eines Unterschieds zwischen der gemessenen und der eingestellten Temperatur geregelt wird.

In der Fig. 3A weist die Einstelleinrichtung 50 drei Schaltkreise auf, nämlich eine Proportionaleinstellschaltung 130, einen Teil der elektrischen Pilotmotor-Regeleinrichtung 110 und eine Anlaufregel schaltung 160. Die Fig. 3A zeigt ferner die Dreiphasen-Wechselstromleitungen a,, a_?, a.,, die den Hauptmotor 29 speisen, über die Versorgungsleitungen 155 und 156 und eine bekannte Spannungsverdopplerschaltung 153 wird von den Phasen R und S der Dreiphasenleitung elektrische Energie auf die Einstelleinrichtung 50 gegeben. Die AnIaufregelschaltung 160 weist einen mit der Hand betätigbaren Startschalter 161, einen Stopschalter 162 und drei Relais oder Schalter IR, 2R und 3R auf. Die elektrische Energie wird von der Regelschaltung 160 über die Versorgungsleitungen 155 und 156 auf einen Umlaufmotor 111 der elektrischen Pilotregeleinrichtung 110 gegeben. Ein Motor, der dreiphasig arbeitet, kann als elektrische Pilot-Motorregeleinrichtung 110 wirken.

Die Proportional-Einstellschaltung 130 weist zwei Brückenschaltungen 132 und 135 auf, die über einen geerdeten Punkt 133 miteinander verbunden sind. Die obere Brückenschaltung 132 enthält die Widerstände r, , r_? und r-, sowie ein Rückkopplungspotentiometer 131, das im folgenden als FBP bezeichnet wird und das zur Einstellung des Geschwindigkeitsänderungsverhältnisses der Kraftübertragung 26 dient. Die untere Brückenschaltung 135 ist mit den Widerständen r., r, und r_g sowie einem Sensor zum Feststellen der Temperatur des Kühlwassers an der Ausgangsöffnung verbunden, d.h. mit einem herkömmlichen Temperaturmeßwiderstand 51, beispielsweise einer Pt-Röhre. Die Proportional-Einstelleinrichtung 130 regelt

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die Laufgeschwindigkeit des Gebläses nur in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwassers an der Ausgangsöffnung. Die Ausgangssignale der Brückenschaltungen 132 und 135 werden den Operationsverstärkern 137 und 138 zugeführt und verstärkt. Die derart verstärkten Ausgangssignale χ und y durchlaufen Widerstände und erzeugen in einem Punkt 141 Abweich- oder Differenzsignale. Diese Differenzsignale werden sodann einem Operationsverstärker 142 zugeführt. Mit Hilfe eines Indikators 140 wird über einen Umschalter 139 entweder das Geschwindigkeitsänderungsverhältnis der Leistungsübertragung oder die Temperatur des Kühlwassers angezeigt. Die Abweichsignale des Verstärkers 143 v/erden über ein Filter 143 einem Operationsverstärker 144 zugeführt. Auf den nicht-invertierten Eingang des Operationsverstärkers 144 wird ein positives Rückkopplungssignal des Ausgangs über einen Widerstand gegeben, während auf den invertierten Eingang ein negatives Rückkopplungssignal über eine herkömmliche Totzeit- bzw. Brückenschaltung 145 gegeben wird, die aus vier Dioden besteht. Hierdurch wird erreicht, daß eine Instabilität im Ausgang verhindert und damit eine Zunahme der EIN-AUS-Schaltfrequenz des Pilot-Umdrehungsmotors 111 vermieden wird.

Der Ausgang des Verstärkers 144 wird auf eine Treiberschaltung gegeben, um die Geschwindigkeit zu erhöhen und auf eine Treiberschaltung 147, um die Geschwindigkeit zu erniedrigen, wobei die Relais oder Schalter 150 und 151 über Halbleiterschalter 148 und 149 geregelt werden. Außerdem ist für die Erhöhung der Geschwindigkeit ein Kontakt 2R in Serie mit einem Transistorschalter 148 geschaltet, während für die Verringerung der Geschwindigkeit ein Verbindungspunkt 2R2, der parallel zu einem Transistorschalter 149 liegt, mit der Schaltung 147 verbunden ist. Die Relais 150 und 151 besitzen Ausgangskontakte 150a und 151a und regeln die Laufgeschwindigkeit des Umlaufmotors 111. Der Motor 111 ist ein herkömmlicher Motor, der Antriebsspulen lila,111b und einen Kon-

-29-

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densator 115 aufweisen. Mit dem Motor 111 sind auch Begrenzungsschalter HS und LS verbunden, um eine überdrehung zu verhindern oder, mit anderen Worten, es wird die elektrische Energie von dem Stromversorgungsanschluß 157 mit Hilfe der Schalter HS und LS geregelt.

Die Anlaufregel schaltung 160 dient dazu, die Korrelation zwischen dem Hauptmotor 29 und dem Pilotmotor 111 zu begrenzen und die Kraftübertragung 26 sanft von der geringsten Geschwindigkeit aus zu starten, d.h. von einer geringen Belastung aus. Die Anlaufregeleinrichtung 160 enthält ein Relais IR mit normalerweise offenen Kontakten IRl und 1R2, sowie ein Relais 2R mit normal erweise offenen Kontakten 2Rl, 2P2 und normalerweise geschlossenen Kontakten 2R3,2R4 sowie ein Relais 3R mit normalerweise offenen Kontakten 3R1,3R2,3R3 und 3R4. Die Anlaufregelschaltung 160 regelt drei Schaltkreise, d.h. sie regelt die Proportionaleinstellschaltung 130, die Pilotregeleinrichtung 110 und einen Haupt-Gebläsemotor 29. Die Bezugszahl 163 bezeichnet einen herkömmlichen Temperaturschalter, um den Haupt-Gebläsemotor 29 zu schützen.

Bevor die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 3A beschrieben wird, wird zunächst die Schaltung der Fig. 3B erläutert. Die Fig. 3B zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der eine elektrische Proportionaleinstel1 schaltung 130 dazu dient, die Kühlkapazität des Kühlapparats oder Kühlturms zu kompensieren, die auf die Signale der Außenluft bzw. der atmosphärischen Zustände anspricht, die sich Tag für Tag ändern. Der Grundplan dieser Ausführungsform ist nahezu derselbe wie derjenige der entsprechenden Schaltung der Fig. 3A. Die Fig. 3B stellt somit lediglich einen Teil der Schaltung gemäß Fig.3A in modifizierter Form dar. Außerdem sind rieben dem Sensor 51 für das Erkennen der Trockentemperatur des Kühlwassers an der Ausgangsöffnung im Turm noch ein Sensor 53

-30-

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zum Erkennen der Trockentemperatur der Außenluft sowie ein Sensor 54 zum Erkennen der relativen Feuchtigkeit der Außenluft mit der in der Fig.3B gezeigten Schaltung verbunden. Wie bereits erwähnt, wird der Kühlturm in der Regel durch den Betrag der

Außen-Enthalpie oder der Außen-Feuchttemperatur beeinflußt.

Die hier vorgesehenen Sensoren 53 und 54 dienen im wesentlichen dazu, die Kompensation zu bewirken, wobei die Größen simuliert werden. Falls die Regelung keine allzu große Präzision erfordert, kann die Differenz der Temperatur des Kühlwassers an der

Ausgangsöffnung und der Außentemperatur verwendet werden, ohne

den Feuchtigkeitssensor 54 einzusetzen. Es kann auch, wenn keine große Genauigkeit erforderlich ist, ein bekannter Sensor 52 für die atmosphärischen Bedingungen (vergl. Fig.l), beispielsweise ein Außen-Feuchttemperatur-Sensor oder Enthalpie-Sensor, über einen Verstärker 138 auf die Anschlüsse m und η gegeben werden, anstatt den Außentemperatur-Sensor 53 zu verwenden, und zv/ar beruhend auf dem Prinzip des Kühlturms, um die Differenz zwischen der Temperatur des Kühlwassers an der Ausgangsöffnung und den Größen der Außenluft-Zustände als Steuersignale abzugeben, was allgemein bekannt ist. Hierbei muß jedoch der Sensor 52, der die atmosphärischen Zustände erkennt, die Größe dieser atmosphärischen Zustände in elektrische Signale umwandeln können, beispielsweise in Widerstandsänderungen. Außerdem kann das System in Abhängigkeit von den Differenzsignalen zwischen der Temperatur des Kühlwassers an der Eingangsöffnung und der Temperatur des Kühlwassers an der Ausgangsöffnung geregelt werden. Ferner ist es - abhängig von dem Apparat, der mit der Kühlausrüstung versehen ist, d.h. abhängig von der Art der Kühlvorrichtung - sehr oft vorteilhaft, das System aufgrund der Temperatur des Kühlwassers an der Eingangsöffnung zu regeln, was allgemein bekannt ist.

Im folgenden werden kurz die Wirkungsweisen der Schaltungen der Figuren 3A und 3B beschrieben. Ein mit der Hand betätigbarer

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Hauptschalter 38 wird geschlossen und sodann ein anderer mit der Hand betätigbarer Starterschalter 161 geschlossen, so daß das Relais 3R über den Kontaktpunkt 2R3 und die Sicherung 163 erregt wird. Das Relais 3R ist durch den Kontakt 3Rl selbsthaltend. Wenn der Kontakt 3R2 geschlossen wird, wird der Hauptmotor erregt. Zur gleichen Zeit wird durch das Schließen des Kontakts 3R3 elektrische Energie auch auf die Einstellschaltung 130 gegeben. Wenn der Leistungsunterbrecherkontakt 3R4 geschlossen wird, wird auch elektrische Energie auf die elektrische Pilotregelung 110 gegeben. In diesem Fall ist das Relais 2R entregt. Wenn jedoch der untere Begrenzungsschalter LS geschlossen ist, so daß die Einstellschaltung 160 eine Proportionalregelung ausführt, ist das Relais IR schon lange erregt , und der Kontakt 1R2 wird geschlossen, so daß die Pilotregeleinrichtung 110 zu arbeiten beginnt.

Ist die Temperatur des Kühlwassers an der Ausgangsöffnung des in der Fig.l gezeigten Kühlturms relativ hoch, so ist das Ausgangssignal y der Brückenschaltung 135 größer als das Ausgangssignal der Brückenschaltung 132, wobei am Ausgang ζ des Verstärkers 142 ein positives Signal erscheint. Von dem Verstärker 144 wird ein proportionales Schaltsignal erzeugt, um ein Relais 150 der Geschwindigkeitserhöhungs-Treiberschaltung 146 zu betätigen. Hierdurch wird ein Kontakt 150a invertiert, so daß der Umdrehungsmotor 110 in einer solchen Richtung umläuft, daß die Geschwindigkeitsänderungseinrichtung 65 die Geschwindigkeit des Gebläses 24 in der vorbeschriebenen Weise vergrößert. Die Signale werden einer Geschwindigkeitsregeleinrichtung 67 der Geschwindigkeitsänderungs-Einrichtung 65 über eine Kette 74 zugeführt, wobei der Radius des Kontaktkreises zwischen den Riemenscheibenvorrichtungen 62, 64 und dem Riemen verändert wird, so daß die Umlaufgeschwindigkeit des Ausgangsschafts 95 und des Gebläses stetig und proportional zunimmt. Wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 142 all-

-32-

030030/057A

mählich kleiner wird und in die Blindzone eintritt, die durch nie Blind- oder Totzonenschaltung 145 bestimmt wird, wird das Relais 150 entregt, die Pilotregeleinrichtung 110 hört auf zu arbeiten und nur noch der Hauptmotor 29 kann rotieren. Nimmt dagegen die Temperatur des Kühlwassers an der Ausgangsöffnung allmählich ab und wird das Ausgangssignal χ größer als das Ausgangssignal y, so daß ein von dem Verstärker 142 erzeugtes Signal einen vorgegebenen Wert erreicht, dann wird eine geschwindigkeitserniedrigende Steuersignal schaltung 147 erregt, die bewirkt, daß das Relais 151 erregt und nur der Kontakt 151a geschlossen wird. Dann wird der Umlaufmotor 111, anders als im oben beschriebenen Fall, in eine solche Richtung zum Umlauf gebracht, daß die Geschwindigkeitsänderungseinrichtung 65 die Geschwindigkeit des Gebläses 24 vermindert. Somit werden die Umlaufgeschwindigkeit des Ausgangsschafts 95 der Kraftübertragung sowie des Gebläses allmählich stetig und proportional vermindert. Wird die Geschwindigkeit erhöht und erreicht sie die Blind- oder Totzone, so wird der Vorgang zur Verringerung der Geschwindigkeit gestoppt und nur der Haupt-Gebläsemotor 29 kann sich noch drehen.

Die oben beschriebene Wirkungsweise wird stets innerhalb eines proportionalen Bands ausgeführt, welches durch die Einstellschaltung 160 bestimmt wird, und zwar in Abhängigkeit von der Änderung der Temperatur des Kühlwassers, so daß die Temperatur des Kühlwassers stets innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten wird. Die Brückenschaltung 135' der Fig.3B spricht auf eine Änderung der äußeren atmosphärischen Zustände an. Ist beispielsweise die Außen-Feuchttemperatur niedrig, so nimmt die Kühleffektivität des Kühlturms wesentlich zu, wobei die Einstellschaltung 160 so arbeitet, daß die Umlaufgeschwindigkeit des Gebläses entsprechend abnimmt. Ist dagegen die Außen-Feuchttemperatur hoch, so nimmt die Kühleffizienz wesentlich ab,

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wobei die Einstellschaltung 160 so arbeitet, daß die Umlaufgeschwindigkeit des Gebläses 24 entsprechend zunimmt.

Nunmehr wird der mechanische Stop-Schalter 162 niedergedrückt und das Relais 2R über den Kontakt 3Rl und den Schalter 162 erregt. Durch den Kontakt 2Rl ist es selbsterregt, so daß der Kontaktpunkt 2R3 geöffnet ist. Da der normalerweise offene Kontakt 2R2 den Transistor 149 zur gleichen Zeit kurzschließt, wird außerdem das Relais 151 erregt und dadurch der Kontakt 2R4 geöffnet, so daß das Relais zwangsweise entregt wird. In diesem Fall wurde das Relais 3R erregt, weshalb der Hauptmotor 29 weiterläuft. Der Kontaktpunkt 3R4 wurde ebenfalls geschlossen, was bedeutet, daß die Pilotregeleinrichtung 110 die Geschwindigkeits-Änderungseinrichtung 65 zwingt, die Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Umkehrung des Kontakts 151a zu vermindern. Die Geschwindigkeit wird dann um einen solchen Betrag vermindert, daß der untere Begrenzungsschalter LS geöffnet wird, wobei der Um- . laufmotor 111 gestoppt, das Relais IR zur öffnung des Kontakts IRl entregt und somit das Relais 3R entregt wird. Folglich hört der Hauptmotor zu laufen auf, die Stromversorgung zu Einstellschaltung 130 wird unterbrochen, das Relais 2R wird von seinem Selbsthaltezustand aufgrund der öffnung des Kontakts 3Rl befreit und das ganze Regelsystem kommt zum Stehen.

Die Anlaufregelschaltung 160 arbeitet so, daß der Betrieb zum Stehen kommt, wenn der Riemen 63 das größte Untersetzungsverhältnis aufweist, d.h. wenn der Riemen 63 um den größten Umfang der der Rollen der Antriebsseite liegt. Dies stellt einen Vorteil im Hinblick auf eine einfache Ausführung der Wartung dar, z.B.

des Austauschs des Riemens oder der Einstellung der Spannung. Auch bringt es Vorteile bei dem erneuten Anlauf des Apparats bei kleiner Last, d.h. bei der geringsten Geschwindigkeit. Hierdurch kann der elektrische Energieverbrauch durch den Haupt-

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motor 29 herabaesetzt werden, und es kann auch auf Hilfsstarteinrichtungen wie die Stern-Dreieck-Umschaitung beim Motorhochlauf verzichtet werden. Selbst wenn der Schalter LS an der unteren Geschwindigkeitsgrenze im Augenblick des Startens geöffnet ist, arbeitet die Befehlsschaltung 146 für die Geschwindigkeitszunahme zuerst. Der Schalter LS wird danach lange geschlossen und die proportionale Arbeitsweise der Einstellschaltung 160 wird nicht unterbrochen. Die Relais IR,2R und 3R können hierbei übliche Festkörperschalter sein.

Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Erfindung kann die Temperatur des Kühlwassers eines Kühlapparats, beispielsweise eines Kühlturms, mit Hilfe eines einfach aufgebauten Gebläses beliebig geregelt werden. Eine elektronische Einstell schaltung sorgt dabei für einen niedrigen Energieverbrauch.

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Claims

P 145-NS/79

NAOMICHI SHITO 5-16-11 Daizawa Setagaya-ku
Tokio, Japan

GEBLÄSEREGELSYSTEM FOR KÜHLAPPARATE

Patentansprüche

01 ( IJ Gebläseregel system zum Verändern der Luftmenge, die zwangs-

02 weise in einen Kühlapparat eingeführt wird, in dem das hinein-

03 gesprühte Kühlwasser mit der Luft in Berührung kommt und ahge-

04 kühlt wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

05 a) ein Gebläse (24);

06 b) einen Gebläsemotor (29), der das Gebläse (24) antreibt;

07 c) eine Kraftübertragung (26) zum übertragen des Drehmoments

08 des Gebläsemotors (29) auf das Gebläse (24), wobei diese Kraft-

09 übertragung (26) einen Riementrieb (65) mit variablem Teilkreis-

10 durchmesser zur Änderung der Geschwindigkeit aufweist, welcher

11 die Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehmoments derart verändert,

12 daß die Menge der Luft, die in den Kühlapparat (10) eingeführt

13 wird, stetig geändert werden kann, wobei ein Regler (67) mit dem

14 Riementrieb (65) mit variablem Teilkreisdurchrtiesser zur Änderung

15 der Geschwindigkeit verbunden ist, um dessen Geschwindigkeits-

16 Änderungsverhältnis nach Maßgabe einer elektrischen Pilotregelung

17 (110) zu ändern;

18 d) die elektrische Pilotregelung (110) enthält einen Regelmotor

19 (Hl)₅ der den Regler (67) automatisch in Abhängigkeit von exter-

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02C030/0574 ORIGINAL INSPECTED

01 nen Signalen antreibt und

02 e) eine elektronische Einstelleinrichtung (50), die einen Sen-

03 sor zum Erkennen der Temperatur des Kühlwassers aufweist und

04 externe Signale auf die elektrische Pilotregelung (110) gibt

05 und dabei automatisch die Kühl kapazität des Kühlapparats (10)

06 regelt.
07

08 2. Gebläseregel System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

09 daß der Gebläsemotor (29) ein Wechsel strom-Induktionsmotor ist,

10 der über eine dreiphasige Wechsel stromleitung (a) betrieben

11 wird.
12

13 3. Gebläseregel system nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

14 daß der Riementrieb (65) mit variablem Teilkreisdurchmesser zur

15 Änderung der Geschwindigkeit eine veränderliche Riemenscheiben-

16 oder Laufrollenvorrichtung (62,64) aufweist, die aus der Kom-

17 bination eines festen Rollenteils (62a,64a) und eines beweglichen

18 Rollenteils (62b,64b) zum Halten des Riemens (63) besteht, und

19 daß der Radius des Berührungskreises zwischen dem Riemen (63)

20 und dem beweglichen Rollenteil (62b,64b) veränderbar ist. 21

22 4. Gebläseregel system nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

23 daß das Gebläse (24) an einem Lufteinlaß des Kühlapparats (10)

24 angeordnet ist.
25

26 5. Gebläseregel system nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

27 daß das Gebläse (24) an einem Lufteinlaß des Kühlapparats (10)

28 angeordnet ist. ' 29

30 6. Gebläseregel system zum Verändern der Luftmenge, die zwangs-

31 weise in einen Kühlapparat eingeführt wird, in dem das hinein-

32 gesprühte Kühlwasser mit der Luft in Berührung kommt und abge-

33 kühlt wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

-3-

03C030/0574

01 a) ein Gebläse (24);

02 b) einen Gebläsemotor (29), der das Gebläse (24) antreibt;

03 c) eine Kraftübertragung (26) zum übertragen des Drehmoments

04 des Gebläsemotors (29) auf das Gebläse (24), wobei die Kraft-

05 übertragung (26) einen Riementrieb (65) mit variablem Teilkreis-

06 durchmesser zur Änderung der Geschwindigkeit aufweist, welcher

07 die Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehmoments derart verändert,

08 daß die Menge der Luft, die in den Kühlapparat (10) eingeführt

09 wird, stetig geändert werden kann, wobei eine Untersetzungsein-

10 richtung (90) mit dem Riementrieb (65) mit variablem Teilkreis-

11 durchmesser zur Änderung der Geschwindigkeit gekoppelt ist, um

12 die Umdrehungsgeschwindigkeit um ein vorgegebenes Verhältnis zu

13 reduzieren, und wobei ein Regler (67) mit dem Riementrieb (65)

14 mit variablem Teilkreisdurchmesser zur Änderung der Geschwindig-

15 keit verbunden ist, um das Geschwindigkeits-Änderungsverhältnis

16 nach Maßgabe eines elektrischen Pilotreglers (110) zu ändern;

17 d) die elektrische Pilotregelung (110) enthält einen Regelmotor

18 (Hl). der den Regler (67) in Abhängigkeit von proportionalen

19 Ausgangssignalen antreibt und

20 e) eine elektronische Einstelleinrichtung (50), die einen Sen-

21 sor zum Erkennen der Temperatur des Kühlwassers aufweist und

22 proportionale Ausgangssignale auf die elektrische Pilotregelung

23 (HO) gibt und dabei automatisch die Kühl kapazität des Kühl -

24 apparats (10) regelt.
25

26 7. Gebläseregel system nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

27 daß der Riementrieb (65) mit variablem Teilkreisdurchmesser zur

28 Änderung der Geschwindigkeit, der es ermöglicht, daß der Riemen

29 (23), der zwischen einer ersten variablen Antriebsvorrichtung

30 (62) und einer zweiten variablen Antriebsvorrichtung (64) gehal-

31 ten wird, aus der Kombination eines festen Antriebsrollenteils

32 (62a,64a) mit einem beweglichen Antriebsrollenteil (62b,64b)

33 besteht, und daß der Radius des Berührungskreises zwischen dem

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01 Riemen (63) und aen Antriebsvorrichtungen (62,64) mittels des

02 Reglers (67) veränderbar ist.
03

04 8. Gebläseregel system nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

05 daß die Untersetzungseinrichtung (90) eine Riemenuntersetzungs-

06 einrichtung ist, die einen zweiten Riemen (92), eine erste

07 feste Antriebsrolle (91) und eine zweite feste Antriebsrolle

08 enthält.
09

10 9. Gebläseregel system nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

11 daß die Untersetzungseinrichtung (90) eine Spannungs-Antriebs-

12 rolle (120) aufweist, die an den zweiten Riemen (92) angepaßt

13 ist.
14

15 10. Gebläseregel system nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

16 daß die Kraftübertragung (26) eine Eingangs-Drehwelle (60) be-

17 sitzt, die mit einem Rotor des Gebläsemotors (29) fluchtet; daß

18 sie ferner eine Ausgangs-Drehwelle (95) zum Befestigen des Ge-

19 biases (24) sowie eine Verbindungsdrehwelle (66) aufv/eist, wobei

20 die Eingangsdrehwelle (60) und die Verbindungsdrehwelle (66)

21 mittels des Riementriebs (65) mit variablem Teilkreisdurchmesser

22 zur Änderung der Geschwindigkeit miteinander verbunden sind und

23 wobei die Ausgangs-Drehwelle (95) und die Verbindungs-Drehwelle

24 (66) mittels der Untersetzungseinrichtung (90) miteinander ge-

25 koppelt sind, und wobei der Riementrieb (65) mit variablem Teil-

26 kreisdurchmesser zur Änderung der Geschwindigkeit einen Riemen

27 (63) aufweist, der zwischen der ersten Riemenscheibenvorrichtung

28 (62), die auf der Eingangs-Drehwelle (60) befestigt ist und der

29 zweiten variablen Riemenscheibenvorrichtung (64), die auf der

30 Verbindungsdrehwelle (66) angeordnet ist, derart läuft, daß die

31 Laufgeschwindigkeit veränderbar ist. 32

33 11. Gebläseregel system nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

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030030/0574

01 daß die Kraftübertragung (26) ein Halteglied (80) besitzt,

02 welches rotierend die Verbindungsdrehwelle (66) hält, wobei

03 dieses Halteglied (80) die Verbindungsdrehwelle (66) zwischen

04 einem Bereich hält, an dem der Riementrieb (65) mit variablem

05 Teilkreisdurchmesser zur Änderung der Geschwindigkeit an der

06 Verbindungsdrehwelle (66) befestigt ist und einem Bereich, an

07 dem die Riemen-Untersetzungseinrichtung (90) an der Verbindungs-

08 Drehwelle (66) befestigt ist.
09

10 12. Gebläseregel system nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

11 daß die Kraftübertragung (26) in einer hermetisch versiegelten

12 Kammer untergebracht ist, die durch ein Gehäuse (27) gebildet

13 wird.
14

15 13. Gebläseregel system nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

16 daß die elektrische Pilotregelung (110) in dem Gehäuse (27) unter-

17 gebracht ist und über eine Kette (74) mit dem Regler (67) ver*·

18 bunden ist.
19

20 14. Gebläseregel system nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

21 daß die Spannungs-Antriebsrolle (120) eine Spannungseinstell-

22 einrichtung und einen Spannungsanzeiger (126) aufweist, die in

23 dem Gehäuse (27) untergebracht sind. 24

25 15. Gebläseregel system zum Verändern der Luftmenge, die zwangs-

26 weise in einen Kühlapparat eingeführt wird, in dem das hinein-

27 gesprühte Kühlwasser mit der Luft in Berührung kommt und abge-

28 kühlt wird, gekennzeichnet durch,

29 a) ein Gebläse (24);

30 b) einen Gebläsemotor (29), der das Gebläse (24) antreibt;

31 c) eine Kraftübertragung (26) zum übertragen des Drehmoments des

32 Gebläsemotors (29) auf das Gebläse (24), wobei diese Kraftüber-

33 tragung (26) einen Riementrieb (65) mit variablem Teilkreisdurch-

-6-

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01 messer zur Änderung der Geschwindigkeit aufweist, welcher die

02 Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehmoments bzw. der Rotations-

03 kraft derart verändert, daß die Menge der Luft, die in den Kühl -

04 apparat eingeführt wird, stetig geändert werden kann, wobei ein

05 Regler (67) mit dem Riementrieb (65) mit variablem Teilkreisdurch-

06 messer zur Änderung der Geschwindigkeit verbunden ist, um dessen

07 Geschwindigkeits-Änderungsverhältnis nach Maßgabe einer elek-

08 trischen Pilotregelung (110) zu ändern, wobei ein Gebläse in dem

09 Gehäuse und/oder außerhalb des Gehäuses vorgesehen ist, das die

10 Luft von außerhalb des Gehäuses ansaugt, um das Innere der Räume

11 zu kühlen;

12 d) das Gehäuse (27) enthält die Kraftübertragung (26) und bildet

13 eine geschlossene Kammer und weist außerdem eine Auslaßöffnung

14 für das Entweichen der Luft auf, nachdem diese das Innere der

15 Räume gekühlt hat;

16 e) eine elektrische Pilotregelung (110), die einen Regelmotor (111)

17 aufweist, welcher automatisch den Regler (67) in Abhängigkeit von

18 externen Ausgangssignalen antreibt und

19 f) eine elektrische Einstelleinrichtung (50) mit einem Sensor zum

20 Erkennen der Temperatur des Kühlwassers, um die externen Ausgangs-

21 signale auf die elektrische Pilotregelung (110) zu geben und hier-

22 durch automatisch die Kühlkapazität des Kühlapparats zu regeln. 23

24 16. Gebläseregel system nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

25 daß das Gebläse ein Scirocco-Gebläse ist, das ein Gehäuse sowie

26 von einer Drehkraft des Hauptgebläse-Motors (29) angetriebene

27 Windflügel (101) aufweist.
28

29 17. Gebläseregel system nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,

30 daß das Gehäuse (27), welches die Kraftübertragung (26) enthält

31 sowie das Gebläse (24) in einem Luftdurchlaßkanal des Kühlappa-

32 rats angeordnet sind, und daß das Gehäuse mit einer Leitung ver-

33 sehen ist, welche eine Lufteinlaßöffnung, die an der Außenseite

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01 des Luftkanals des Kühlapparats vorgesehen ist, mit der Kammer

02 in dem Gehäuse verbindet.
03

04 18. Gebläseregel system zum Verändern der Luftmenge, die zwangs-

05 weise in einen Kühlapparat eingeführt wird, in dem das hineinge-

06 sprühte Kühlwasser mit der Luft in Berührung kommt und abgekühlt

07 wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

08 a) ein Gebläse (24);

09 b) einen Gebläsemotor (29), der das Gebläse (24) antreibt;

10 c) eine Kraftübertragung (26) zum übertragen des Drehmoments

11 des Gebläsemotors (29) auf das Gebläse (24), wobei die Kraftüber-

12 tragung (26) einen Riementrieb (65) mit variablem Teilkreisdurch-

13 messer zur Änderung der Geschwindigkeit aufweist, welcher die

14 Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehmoments derart verändert, daß

15 die Menge der Luft, die in den Kühlapparat (10) eingeführt wird,

16 stetig geändert werden kann, wobei ein Regler (67) mit dem Riemen-

17 trieb (65) mit variablem Teilkreisdurchmesser zur Änderung der

18 Geschwindigkeit verbunden ist, um dessen Geschwindigkeits-finderungs-

19 verhältnis nach Maßgabe einer elektrischen Pilotregelung (110) zu

20 ändern;

21 d) die elektrische Pilotregelung (110) enthält einen Regelmotor

22 (Hl)» der den Regler (67) automatisch in Abhängigkeit von exter-

23 nen Signalen antreibt und

24 e) eine elektronische Einstelleinrichtung (50), welche die exter-

25 nen proportionalen Ausgangssignale auf die elektrische Pilotrege-

26 lung (110) gibt, wobei diese elektronische Einstelleinrichtung

27 einen Schaltkreis für die Proportional regelung der Rotationsge-

28 schwindigkeit des Gebläses (24) aufweist, welche auf das Ausgangs-

29 signal des Sensors anspricht, der die Temperatur des Kühlwassers

30 an der Ausgangsöffnung des Kühlapparats erkennt und der auf die

31 Ausgangssignale eines Sensors anspricht, der die Zustände der

32 äußeren Atmosphäre erkennt, die in den Kühlapparat eingeführt

33 wird.

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01 19. Gebläseregel system nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,

02 daß die Einstelleinrichtung (50) ein Potentiometer zum Erkennen

03 der Geschwindigkeitsänderungs-Verhältnisse des Riementriebs (65)

04 mit variablem Teilkreisdurchmesser zur Änderung der Geschwindig-

05 keit aufweist, sowie einen Vergleicher zum Vergleichen eines Ge-

06 schwindigkeits-Änderungssignals des Potentiometers, eines Signals

07 des Temperatur-Sensors, der die Temperatur des Kühl v/assers an der

08 Ausgangsöffnung des Kühlapparats mißt, und eines Zustandssignals

09 des Sensors, der die atmosphärischen Zustände erkennt, und wobei

10 die externen Regel signale auf das Potentiometer rückgekoppelt

11 werden und eine Servoeinstel!einrichtung schaffen. 12

13 20. Gebläseregel system nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,

14 daß der Sensor für den atmosphärischen Zustand im wesentlichen

15 die Außen-Enthalpie elektrisch erkennt. 16

17 21. Gebläseregel system nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,

18 daß der Sensor für den atmosphärischen Zustand aus einem Sensor

19 zum Erkennen der Trockentemperatur der Außenluft und einem Sen-

20 sor zum Erkennen der relativen Feuchtigkeit der Außenluft besteht. 21

22 22. Geblaseregel system nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,

23 daß der Sensor für den atmosphärischen Zustand die Außen-

24 Trockentemperatur mißt.
25

26 23. Gebläseregel system zum Verändern der Luftmenge, die zwangs-

27 weise in einen Kühlapparat eingeführt wird, in dem das hineinge-

28 sprühte Kühlwasser mit Luft in Berührung kommt und abgekühlt wird,

29 gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

30 a) ein Gebläse (24);

31 b) einen Gebläsemotor (29), der das Gebläse (24) antreibt;

32 c) eine Kraftübertragung (26) zum übertragen der Rotati ons kraft

33 des Gebläsemotors (29) auf das Gebläse (24), wobei diese Kraft-

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01 Übertragung (26) einen Riementrieb (65) mit variablem Teilkreis-

02 durchmesser zur Änderung der Geschwindigkeit aufweist, v/elcher

03 die Umdrehungsgeschwindigkeit der Rotationskraft derart verändert,

04 daß die Menge der Luft, die in den Kühlapparat (10) eingeführt

05 wird, stetig geändert werden kann, wobei ein Regler (67) mit dem

06 Riementrieb (65) mit variablem Teilkreisdurchmesser zur Änderung

07 der Geschwindigkeit verbunden ist, um dessen Geschwindigkeits-

08 Änderungsverhältnis nach Haßgabe einer elektrischen Pilotregelung

09 (110) zu ändern;

10 d) die elektrische Pilotregelung (110) treibt automatisch den

11 Regler (67) in Abhängigkeit von äußeren Signalen an;

12 e) die elektrische Einstelleinrichtung (50) weist einen Sensor auf,

13 der die Temperaturen des Kühlwassers erkennt und der die externen

14 Signale auf die elektrische Pilotregelung (110) gibt, wodurch

15 automatisch die Kühlkapazität des Kühlapparats (10) geregelt

16 wird;

17 f) es ist eine Anlauf- oder Startregel schal tung vorgesehen, die

18 mit der elektronischen Einstelleinrichtung (50) und mit dem Ge-

19 bläsemotor (29) verbunden ist und die Steuersignale auf die eiek-

20 trische Pilotregelung (110) gibt, so daß beim Stoppen des Ge-

21 biases (24) das Gebläse (24) bei der geringsten Umlaufgeschwindig-

22 keit zum Stehen kommt.

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